1

badanie pokazuje, że fragmenty ścian komórkowych bakterii Streptococcus pneumoniae „porywają” białko na wyściółce ściany naczynia krwionośnego i wykorzystują je do wymykania się z krwiobiegu do mózgu i serca. Raport z tego badania pojawia się w listopadowym numerze Journal of Immunology 1. Wyniki te wyjaśniają, dlaczego zakażenie krwi S. pneumoniae często prowadzi do tymczasowego upośledzenia czynności serca i sugerują sposób, aby temu zapobiec, według Elaine Tuomanen, M. D., Katedra Chorób Zakaźnych św. Judy Tadeusza. S. pneumoniae jest główną przyczyną zapalenia płuc, posocznicy (potencjalnie zagrażającej życiu infekcji krwi) i zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych (zapalenie błon otaczających mózg i rdzeń kręgowy).

zespół St.Jude odkrył, że fragmenty ściany komórkowej S. pneumoniae, które uciekają z krwiobiegu, dostają się do neuronów (komórek mózgu). W poprzednim raporcie opublikowanym w lipcowym numerze infekcji i odporności, St. Badacze Jude donoszą, że w modelu mysim fragmenty ściany komórkowej uszkodziły neurony w części mózgu zwanej hipokampem. Tuomanen jest głównym autorem obu raportów.

w obecnym badaniu naukowcy pokazali, w jaki sposób fragmenty ściany komórkowej wydostają się z krwiobiegu i dostają się do komórek. W szczególności wykazano, że fragmenty ściany komórkowej bakterii wiążą się z śródbłonkiem naczyniowym (wewnętrzną powierzchnią naczynia krwionośnego) poprzez przyłączenie się do białka zwanego receptorem czynnika aktywującego płytki krwi (pafr). Czynnik aktywujący płytki krwi (ang. Platelet activating factor, PAF) jest cząsteczką sygnalizującą układ odpornościowy, która aktywuje pewne białe krwinki. Zwykle wiąże się z PAFr na wyściółce komórkowej. Zespół St. Jude wykazał, że fosforylocholina, cząsteczka na ścianie komórkowej bakterii, przypomina PAF i wykorzystuje to podobieństwo do wiązania się z PAFr.

naukowcy zademonstrowali rolę PAFr poprzez wstrzyknięcie fragmentów ściany komórkowej S. pneumoniae normalnym myszom, a także myszom, którym brakowało genu dla PAFr (pafr-/- myszy). Żadna ze zwykłych myszy nie przetrwała po ośmiu godzinach, a w ich sercach i mózgach znaleziono ścianę komórkową. Jednak wszystkie myszy Pafr-/- przeżyły i prawie nie znaleziono ściany komórkowej poza krwiobiegiem. Sugeruje to, że PAFr jest wymagany do tego, aby ściany komórkowe wydostały się z krwiobiegu i weszły do kardiomiocytów (komórek mięśnia sercowego) i neuronów. Co więcej, fragmenty ściany komórkowej pozbawione fosforylocholiny nie wiązały się z wewnętrzną wyściółką naczyń krwionośnych modeli zwierzęcych, odkrycie, które pokazuje, że ściany komórkowe S. pneumoniae wykorzystują tę cząsteczkę do zatrzaskiwania się na PAFr.

” S. pneumoniae nauczyły się wykorzystywać PAFr i używać go jako promu do przekraczania śródbłonka naczyń krwionośnych i ucieczki z krwiobiegu ” – powiedział Tuomanen. „Stamtąd dostają się do kardiomiocytów lub neuronów w mózgu, wiążąc się z PAFr również na tych komórkach .”

badacze wykorzystali badania laboratoryjne w celu wykazania, że podczas gdy neurony i komórki śródbłonka pozostawały zdrowe po wychwycie ściany komórkowej, nastąpił gwałtowny spadek zdolności kardiomiocytów do kurczenia się, tak jak w sercu. Naukowcy byli w stanie zablokować ten efekt, najpierw traktując kardiomiocyty cząsteczką o nazwie CV-6209, która blokowała PAFr, zapobiegając wiązaniu się ściany komórkowej z nim. W rzeczywistości myszy poddane wstępnej obróbce przez 16 godzin CV-6209 przeżyły, podczas gdy myszy leczone po zaszczepieniu ściany komórkowej nie przeżyły.

„Nasz sukces w zachowaniu funkcji kardiomiocytów nawet w obecności ściany komórkowej sugeruje, że możliwe jest bezpieczne wstępne leczenie osób zakażonych S. pneumoniae lekiem, który blokuje PAF przed podaniem antybiotyków”, powiedział Tuomanen. „Może to chronić serce przed nagromadzeniem się fragmentów ściany komórkowej uwolnionych od bakterii zabitych przez antybiotyk.”

zespół Tuomanena opracował również dowody wyjaśniające, w jaki sposób ściana komórkowa S. pneumoniae wiąże się z PAFr na powierzchni komórek śródbłonka, neuronów i kardiomiocytów i wyzwala kaskadę sygnałów biochemicznych zwanych szlakiem pafr-beta-arrestin 1. Badacze St. Jude donoszą, że ten szlak jest odpowiedzialny za wychwyt bakterii do tych komórek. Ponadto badaczom udało się zablokować kluczowy enzym tego szlaku w kardiomioctyes przy użyciu cząsteczki zwanej inhibitorem PLC U73122. Zabieg zapobiegał pobieraniu fragmentów przez komórkę, ale nie zakłócał jej normalnych funkcji. Sugeruje to, że lek, który blokuje szlak odpowiedzialny za wciąganie fragmentów komórek do komórki, może nie mieć poważnych skutków ubocznych na komórkę.

inni autorzy tego artykułu to m.in. współautorzy Sophie Fillon, Konstantinos Soulis i Surender Rajasekaran, Heath Benedict-Hamilton, Jana N. Radin, Carlos J. Orihuela, Karim C. El Kasmi, Gopal Murti, Deepak Kaushai i Peter Murray (wszyscy z St. Jude); Waleed Gaber (University of Tennessee, Memphis); i Joerg Weber (Charite-Universitaetsmedizin, Berlin, Niemcy). Prace te były częściowo wspierane przez ALSAC.